最近，采用大型工业化低阶粉煤回转热解成套技术建设的陕西煤业化工集团神木天元化工有限公司（以下简称天元公司）60万吨/年粉煤分质综合利用示范项目，受到业内企业甚至基金经理的关注，前往考察商谈合作的企业络绎不绝。
在煤化工项目经济性差强人意、同时面临实现双碳目标的巨大压力下，大型工业化低阶粉煤回转热解成套技术为何会受到热捧？该技术具体有哪些特点？能够解决什么问题？
带着这些问题，记者专访了该技术带头人——天元公司总经理李秀辉。
李秀辉 陕煤集团神木天元化工有限公司 总经理
1970年7月出生，北京大学工商管理硕士，高级工程师，深耕煤热解技术数十年，领衔开发的大型工业化低阶粉煤回转热解成套技术获中国煤炭工业科技二等奖，已获70项国家授权专利；领衔开发的低阶粉煤回转热解制取新型无烟煤工艺技术获中国石油和化学工业联合会技术发奖三等奖；领衔开发的块煤干馏中低温煤焦油制取轻质化燃料工艺技术先后获得陕西省石化科技一等奖、陕西省科技二等奖、中国煤炭工业科技二等奖、中国资源综合利用科技二等奖、中国石化科技进步二等奖；领衔开发的高浓度有机废水处理技术已在焦炭行业推广应用。
记者：低阶煤热解已经有许多技术路径，你们为何还要开发这个技术？
李秀辉：煤热解能够通过较少的能源消耗，从煤炭大分子中分离出气（煤气）、液（焦油）、固（焦炭）3种形态的物质，进一步加工成几十上百种产品，充分利用了煤的化学能、热能和材料属性，是煤炭高效清洁利用的核心技术，自1860年德国通过低温干馏成功生产出灯油、石蜡起，就受到广泛关注。
世界上许多国家都开展过煤热解技术的研发，先后有近30种煤热解技术诞生。但其中只有5～6项技术实现了工业化应用。而在这5～6种工艺路径中，有的虽然建成工业化装置，但无法满足安、稳、长、满、优的工业化生产要求。
我们一直攻关的是采用外燃内热式直立炉的低阶煤回转热解技术。但外燃内热式直立炉存在一系列问题，其中最大的问题就是受热解炉结构制约只能以低阶块煤作原料，原料适应性小，采购成本高。
围绕这个问题，从2011年开始，我们与华陆工程科技有限公司联手，开始了粒度30毫米以下的低阶粉煤热解技术研究。
2012年，我们开发并建成了5万吨/年低阶粉煤回转热解制取无烟煤中试装置，同时形成了完整两工艺包。
2017年6月，660万吨/年处理能力的低价粉煤回转热解炉项目一期60万吨/年工业化示范装置开始建设，期间项目先后攻克了设备放大、管道堵塞、油气粉尘含量高、装置运行周期短、设备结焦、油水分离困难、污水处理难等系列难题，
2019年5月11日一次性投料试车成功。
2019年11月26日，该项目在北京通过了中国石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定。当年，该技术的核心设备——大型粉煤热解回转反应炉入选国家《首台（套）重大技术装备推广应用指导目录》（2019版）。
到目前为止，该技术共获得国家授权专利70项。其中，发明专利17项、实用新型专利53项。
记者：在你们之前，国内外就有低阶粉煤热解技术。你们的技术有哪些创新?
李秀辉：此前的低阶粉煤热解技术，有的工程化难题一直未得到解决，有的虽然建成了工业化装置，却因热传导效率低、高温热解煤气在线气固分离困难、热解废水难以处理、单炉难以突破100万吨/年、项目能效低、经济性差等原因，未得到用户广泛认可和推广应用。而我们的技术具有以下几大特点和优势：
▶一是自主开发设计的核心设备——回转反应炉的单炉处理煤量达120万吨/年，是目前世界单炉最大的热解炉，为大型工业化奠定了基础。
▶二是自主开发了多级高效油气除尘工艺，解决了粉煤热解中油气尘难以高效分离的世界性难题。
▶三是设计了独特的原煤干燥水、热解水分级回收系统，单位产品水耗仅0.05吨，污水处理量更少，整个装置的能源转化效率达86.31%。
▶四是煤粒直径50毫米以下不经筛选的低阶煤均可作为原料，原料适应性更广、成本更低。
▶五是所得提质焦粉可广泛用于替代无烟煤、高炉喷吹、配煤炼焦、烧结铁矿石燃料、电石、金属冶炼、民用燃料、合成氨、碳素材料、吸附剂等领域，拓展了焦粉应用空间，提升了项目竞争力和盈利能力。
▶六是所得产品品质好——提质焦粉固定碳含量高达82%，全水、灰分、挥发分以及硫含量分别不超过10%、7%、10%和0.25%，已经在钢铁行业得到应用；煤焦油的机械杂质和水分分别低于0.8%和0.5%；煤气热值超过7200千卡/标准立方米，有效气体含量超过85%，甲烷含量超过40%。
更为重要的是，我们的60万吨/年工业化示范项目自投产以来，很快实现了满负荷率运行，至今已累计运行11000多个小时，刷新了低阶粉煤热解工业化装置连续运行的最高纪录，而且我们的炉子对煤种的适应性很强。
记者：你们的炉子主要能吃哪些煤种？收到了怎样的效果？
李秀辉：国内低阶煤热解技术目前主要用外燃内热式直立炉，也叫方炉。这种炉子只能用块煤，生产过程中需补充大量空气，导致产出煤气中氮气含量超过40%，热值极低，粉尘含量高，几乎很难经济地加以利用，所以俗称“荒煤气”，大多只能用来燃烧发电或点天灯。而我们这个炉子，除陕西神府地区粉煤外，还分别投用了内蒙古褐煤、新疆粉煤、印尼粉煤。这些原煤投用后，煤气、煤焦油、提质焦粉的产率、质量均符合预期，提质焦粉的质量全部达到优良指标。经过持续优化改造，目前装置运行更加优质稳定，各产品指标均优于设计值，为二期项目设计积累了更加详实的数据。在满足设备安全稳定、长寿命等综合指标的前提下，高合金钢用量明显减少，进一步压缩了项目投资，提升了项目盈利预期。
记者：你们的二期项目进展如何？
李秀辉：二期的规模是600万吨/年，预计总投资74.79亿元，现已开始场平和长周期设备订货，预计2022年底建成并具备整体试车条件，计划2023年投产。达产后，可年产提质焦粉368万吨、煤焦油56万吨、液化天然气25.71万吨、液化石油气7.46万吨，年可实现工业总产值56亿元、利税总额20亿元。
记者：双碳目标当前，不少地方谈煤色变，对涉煤项目围追打压。在此背景下，你觉得你们的技术还有前景吗？
李秀辉：碳减排压力越大，我们对自己技术的推广应用越有信心。因为我们相信一个大前提，那就是实现双碳目标的关键是高效清洁利用包括煤炭在内的化石能源，而非禁煤。国家“十四五”规划中明确提出，要增强能源持续稳定供应和风险管控能力，实现煤炭供应安全兜底、油气核心需求依靠自保、电力供应稳定可靠，做好煤制油气战略基地规划布局和管控……这表明，用好煤、少用煤正是实现双碳目标的重要手段。
大家都知道，低阶煤煤化程度低、挥发分高、水含量高、有机质化学结构中侧链较多，有机质元素组成中氢氧含量较高，若用作发电、工业锅炉、民用燃料一烧了之，不仅会引发严重的环境污染问题，而且白白浪费了其中的油、气等轻质组分和化学品资源。而低阶煤的热解技术属于相对缓和的加热过程，无需加氢加氧对煤炭分子过度拆分，常压下即可将煤分解为半焦、煤气、焦油等产品，最大程度利用了煤的分子结构特点，增加了化学能的多级、多层次转化利用，从而实现对煤的分质、梯级、高效、清洁利用。有关机构做过测算：我国每年消耗低阶煤约20亿吨，若全部通过大型工业化低阶粉煤回转热解技术对其分质分级高效清洁利用，每年可生产1.87亿吨油品、8570万吨液化天然气、2487万吨液化石油气、12.27亿吨洁净优质提质焦粉。同时，相比直燃、液化、气化等剧烈应用过程，年可节约标煤1.5亿吨，减排二氧化碳3.4亿吨。
我还要和同行们分享一个事实：虽然煤化工出现了行业性巨额亏损，但天元公司以低阶粉煤回转热解成套技术为龙头的煤炭分质利用项目均实现了较好盈利。尤其今年前两月，仅60万吨/年低阶粉煤回转热解装置就实现利润480万元，吸引了包括连云港市政府、新疆投资发展集团、新疆能源集团、山西阳煤丰喜肥业集团、山西亚鑫集团、杭州锦江集团印尼项目部等单位纷纷前来考察。来者都表示希望引进低阶粉煤热解技术，推动本地煤炭清洁高效转化利用，有些已经与我们签订了合作协议或合作框架协议。而包括宝武钢铁集团、南钢集团、太钢集团、汉钢集团、山东鲁西化工集团等企业则纷纷前来洽谈优质焦粉长期购销事宜。所以我坚定地相信，有着显著节能减排、减碳效果与经济性的大型工业化低阶粉煤回转热解技术，将在实现双碳目标过程中起到重要作用！
记者：谢谢您接受采访！
来源：《中国石油和化工产业观察》杂志
作者：陈继军、张建军
